基于時頻分析的超聲信號處理方法的研究.pdf

1、利用超聲檢測方法對材料表面改性層特性(如孔隙、微裂紋、幾何尺寸、彈性模量、結合強度、殘余應力等)進行表征是改性層質量評價研究的熱點。材料表面改性層的厚度一般較薄，且存在一個甚至多個異質薄層，導致界面的超聲回波相互疊加與干涉，使獲得的回波信號具有較高的非平穩(wěn)特性，從而增加了超聲特征參量提取的難度。雖然傳統(tǒng)的頻譜分析技術具有很多優(yōu)點，已廣泛應用于材料的超聲無損表征與評價，但其不能提供滿足非平穩(wěn)信號的有關時間的信息，本文將時頻分析方法首次應用

2、于薄層材料的超聲無損表征與評價中，從時間和頻率兩個方面來描述非平穩(wěn)信號的特征。 通過對時頻分析方法的了解及對時頻分析方法中函數(shù)性能的分析，發(fā)現(xiàn)時頻分析能提供時間頻率的二維展現(xiàn)，適合于非平穩(wěn)信號的分析；將傅立葉變換、短時傅立葉變換與小波變換性能進行比較，發(fā)現(xiàn)傅立葉變換特別適合處理長時間內(nèi)較穩(wěn)定的信號，短時傅立葉變換由于其具有實時性，因而具有一定的應用場合，但要適當?shù)倪x擇窗口函數(shù)，才可取得較好的效果，小波變換特別適合處理突變信號；利

3、用matlab實現(xiàn)了時頻分析的程序實現(xiàn)及其可視化。 利用db4小波對表面產(chǎn)生再結晶的DZ4合金試樣的超聲回波信號進行了去噪處理，根據(jù)小波變換的多尺度特點，利用db4小波對信號進行2層分解，將信號進行分頻處理，由于噪聲存在于高頻成分，將信號分解后的高頻成分濾去，并進行信號重構。去噪后的超聲回波信號較去噪前的光滑，即保留信號本身特征，又提高了信號的分析精度。實現(xiàn)了對高散射、強噪聲基體上聲阻抗差值小于2﹪的弱界面回波的提取。

4、對厚度分別為270μm及295μm的ZrO2陶瓷涂層試樣的超聲回波信號進行短時傅立葉變換，通過對比矩形窗、漢寧窗和海明窗的時頻圖，發(fā)現(xiàn)矩形窗較漢寧窗和海明窗對陶瓷涂層試樣不同界面回波有較強的區(qū)分效果。通過對矩形窗的時頻圖分析，發(fā)現(xiàn)厚度為295μm試樣的涂層界面回波到達時間較厚度為270μm試樣的涂層界面回波的到達時間延遲16ns，經(jīng)計算對應的ZrO2陶瓷涂層的厚度差約為22μm，與實際情況符合較好?？梢姡诰匦未暗亩虝r傅立葉變換更適于